Saisir le dialogue entre cerveau et muscles

Depuis qu’elle a décroché le prix Otto Naegeli ce printemps, les journalistes n’arrêtent pas de la solliciter. Mais Silvia Arber, neurobiologiste, préférerait, et de loin, mettre ce temps à profit pour son travail de laboratoire. Même son étroit bureau coincé entre deux labos au Biozentrum à Bâle abrite un microscope, et la chercheuse l’utilise pratiquement tous les jours. Le plus souvent pour scruter des coupes de cerveau ou de moelle épinière. Car c’est là que les neurones cérébraux rencontrent les cellules nerveuses motrices (ou motoneurones) qui transmettent aux muscles le signal de la contraction. Silvia Arber étudie le contrôle que le système nerveux exerce sur les muscles. «Presque tout ce que fait le cerveau a des conséquences motrices», explique-t-elle.

Cette manière de se concentrer sur l’aspect pratique colle parfaitement à la nature pragmatique de cette professeure de neurobiologie. Les simulations de la conscience ou le «Human Brain Project» ne sont pas sa tasse de thé. Parce qu’il leur manque des fondements neurobiologiques. On ne comprend toujours pas le mode de fonctionnement du système nerveux du nématode et de ses 302 neurones, rappelle-t-elle, alors même que l’on connaît l’ensemble de leurs connexions et que celles-ci ont toutes été cartographiées. Le contrôle des muscles est une tâche complexe. Silvia Arber prend Roger Federer pour exemple: ses mouvements souples, indispensables pour s’imposer dans l’élite du tennis mondial, ne sont possibles que grâce à l’interaction raffinée entre d’innombrables cellules nerveuses. Les processus précis restent toutefois méconnus. Et c’est précisément ce qui l’attire dans la neurobiologie: «Le fait qu’on en sache encore si peu.»

Son groupe de recherche travaille sur des souris. Pour les observer, par exemple, quand elles essaient de se saisir d’un aliment difficile à attraper. «Notre objet d’étude, c’est le contrôle des mouvements», note-t-elle. Autrement dit: tenter de déterminer quels neurones sont connectés à quels autres neurones, et de quelle façon.

Grâce au virus de la rage

Forte de sa formation en biologie cellulaire et en génétique moléculaire, Silvia Arber différencie les cellules en fonction de leur activité génétique. Lorsqu’elle était postdoc à New York, elle a étudié la croissance des prolongements des neurones dans l’embryon et la manière dont ils se connectent à leurs voisins. Des amas de neurones se constituent ainsi en différents endroits de la moelle épinière et du cerveau, où ils assument différentes fonctions. Pour rendre visibles les connexions entre cellules nerveuses, la scientifique fait appel au virus de la rage, un «spécialiste de la progression» à travers les neurones. Il a été modifié afin qu’il ne puisse passer qu’un seul point de contact et s’arrête net dans le neurone suivant, qu’une protéine fluorescente fait alors briller. Semblable marquage permet d’identifier les neurones contrôlants qui activent les motoneurones dans la moelle épinière et le cerveau.

Grâce à cette astuce, il a été possible de visualiser les cellules nerveuses dans le tronc cérébral. Or, ce dernier contient davantage de neurones qui contrôlent les membres antérieurs que de neurones qui contrôlent les membres postérieurs. Un constat expliquant les différences de dextérité entre pattes avant et pattes arrière. Les chercheurs ont réduit chez certaines souris le nombre de ce type de neurones. Et effectivement, ces cobayes avaient davantage de difficultés que leurs congénères à se saisir de la nourriture. Lorsque l’équipe de Silvia Arber a infecté ces neurones contrôlants avec le virus de la rage modifié, ce dernier s’est directement déplacé vers différents centres moteurs dans le cerveau des souris.

Silvia Arber a aussi su habilement planifier sa carrière. A 31 ans déjà, elle était nommée professeure assistante au Biozentrum de l’Université de Bâle. «J’ai eu la chance de pouvoir faire de la recherche dans d’excellents laboratoires pendant ma formation», dit-elle. Pour botter en touche une offre concurrente de Zurich, Bâle lui a offert en même temps un poste de directrice de recherche à l’Institut Friedrich Miescher (FMI), financé par Novartis. Avec les membres de son groupe, elle fait donc aujourd’hui la navette à vélo entre les deux rives du Rhin.

Dans le laboratoire de son père

Cette double fonction était importante pour elle. A l’époque, il n’y avait pratiquement pas de neurobiologistes au Biozentrum, et elle tenait à collaborer avec certains collègues déjà bien établis au FMI. Aujourd’hui, elle fait office de lien entre deux centres de recherche de haut niveau.

(De "Horizons" no102, septembre 2014)